中南大学计算机网络基础作业参考答案

作电话线传输声音信号。虽然双绞线容易受到外部高频电磁波的干扰，误码率高，但因为其价格便宜，且安装方便，既适于点到点连接，又可用于多点连接，故仍被广泛应用。

（2）同轴电缆：分基带同轴电缆和宽带同轴电缆，其结构是在一个包有一层绝缘的实心导线外，

再套上一层外面也有一层绝缘的空心圆形导线。由于其高带宽（高达300～400Hz）、低误码率、性能价格比高，所以用在LAN中，同轴电缆的最大传输距离随电缆型号和传输信号的不同而不同，由于易受低频干扰，在使用时多将信号调制在高频载波上。

（3）光导纤维：以光纤作为载体，利用光的全反向原理传播光信号。其优点是直径小、重量轻；

传输频带宽、通信容量大；抗雷电和电磁干扰性能好，无串音干扰，保密性好，误码率低。但光电接口的价格较昂贵。光纤被广泛用于电信系统铺设主干线。

（4）无线信道：分地面微波接力通信和卫星通信。其主要优点是频率高，频带范围宽，通信信道

的容量大；信号所受工业干扰较小，传输质量高，通信比较稳定；不受地理环境的影响，建设投资少、见效快。缺点是地面微波接力通信在空间是直线传播，传输距离受到限制，一般只有50Km，隐蔽性和保密性较差。卫星通信虽然通信距离远且通信费用与通信距离无关，但传播时延较大，技术较复杂，价格较贵。

14.基带信号与宽带信号的传输各有什么特点？ 答：（1）将数字信号“1”或“0”直接用两种不同的电压表示，这种高电平和低电平不断交替的信号

称为基带信号，而基带就是这种原始信号所占的基本频带。将基带信号直接送到线路上传输称为基带传输。基带传输要求信道有较宽的频带。

（2）若将多路基带信号、音频信号和视频信号的频谱分别移到一条电缆的不同频段传输，这种传

输方式称为宽带传输。宽带传输所传输的信号都是经过调制后的模拟信号。因此可用宽带传输系统实现文字、声音和图像的一体化传输。在宽带系统中，要用放大器增加传输距离。

15.有600MB（兆字节）的数据，需要从南京传送到北京。一种方法是将数据写到磁盘上，然后托人乘火车将这些磁盘捎去。另一种方法是用计算机通过长途电话线路（设信息传送的速率是2.4Kb/s）传送此数据。试比较这两种方法的优劣。若信息传送速率为33.6Kb/s，其结果又如何？

答：假定连续传送且不出错。若用2.4Kb/s速率，传600MB（=600×1048576×8=5033164800 bit）需

要24.3天。若用33.6Kb/s速率传送，则需时间1.73天。比托人乘火车捎去要慢，且更贵。

16. 56Kb/s的调制解调器是否突破了香农的信道极限传输速率？这种调制解调器的使用条件是什么？ 答：56Kb/s的调制解调器主要用于用户与ISP的通信，这时从用户到ISP之间只需经过一次A/D转换，

比两个用户之间使用的33.6Kb/s调制解调器的量化噪声要小，所以信噪比进一步提高。虽然33.6Kb/s调制解调器的速率基本已达到香农的信道极限传输速率，但是56Kb/s的调制解调器的使用条件不同，它提高了信噪比，它没有突破香农极限传输速率的公式。

56Kb/s的调制解调器的使用条件是ISP也使用这种调制解调器（这里是为了进行数字信号不同编码之间的转换，而不是数模转换），并且在ISP与电话交换机之间是数字信道。若ISP使用的只是33.6Kb/s调制解调器，则用户端的56Kb/s的调制解调器会自动降低到与33.6Kb/s调制解调器相同的速率进行通信。

17.在介绍双绞线时，我们说：“在数字传输时，若传输速率为每秒几个兆比特，则传输距离可达几公里。”但目前我们使用调制解调器与ISP相连时，数据的传输速率最高只能达到56Kb/s，与每秒几个兆比特相距甚远。这是为什么？ 答：“在数字传输时，若传输速率为每秒几个兆比特，则传输距离可达几公里。”这是指使用数字线路，

其两端的设备并没有带宽的限制。当我们使用调制解调器与ISP相连时，使用的是电话的用户线。这种用户线进入市话交换机处将带宽限制在3400Hz以下，与数字线路的带宽相差很大。

18.试比较模拟通信方式与数字通信方式的优缺点。

答：在数据通信技术中，利用模拟通信信道，通过调制解调器传输模拟数据信号的方法，称为宽带传

输。利用数字通信信道直接传输数字数据信号的方法称为基带传输。宽带传输的优点是可以利用目前覆盖面最广、普遍应用的模拟语音通信信道。用于语音通信的电话交换网技术成熟，造价较低，其缺点是数据传输速率较低，系统效率低。基带传输在基本不改变数字数据信号频带（即波

形）情况下直接传输数字信号，可以达到很高的传输速率，是目前积极发展与广泛应用的数据通信方式。

19.描述网桥如何被用于减少网络交通问题？

答：网桥以\混杂\方式操作，这意味着它在发送每个包时要查看其地址，网桥工作在0SI数据链路层

的媒体访问控制（MAC）子层。网桥截获所有网络\交通\，并检查它收到的每一个包，读出每个包的目的地址，由此确定是否将该包转发到下一个网络。如果该包的目标是一个本地结点，则网桥过滤掉源LAN上的该包。因此网桥可以分割两个网络之间的通信量，有利于改善互连网络的性能。

20.什么是多路复用器？

答：在信道复用技术中，将来自多个输入线路的数据组合、调制成一路数据，并将此数据信号送上高

容量的数据链路，使不同的计算机连接到相同的信道上，共享信道资源的设备是多路复用器。

21.比特率与波特率的区别是什么？

答：波特率：每秒钟内离散信号事件的个数。 比特率：每秒中的比特数。

22.在什么情况下，要安装多端口中继器？

答：网络中继器能放大输入信号、重新定时并沿多条运行电缆重新生成该信号。一旦信号通过电缆，

重新定时，有助于避免产生冲突。多端口中继器接收数据包时，它要重新定时，包才能放置在扩展的网段上，如果中继器检测到个别网段有问题，例如：过量冲突，它就停止传送将停止传输数据到该电缆段。多端口中继器上一个网段被隔开并不会影响到其他端口。一旦网络问题被解决，被隔开的网络还能在中继器上重置，恢复传输。因此，在连接多个超出距离规范的用户时，可采用多端口中继器。

23.比较不同传输介质的性质与特点。 答：1.双绞线：

物理特性：双绞线由按规则螺旋结构排列的2根或4根绝缘线组成。一对线可以作为一条通信

电路，各个线对螺旋排列的目的是使各线对之间的电磁干扰最小。

传输特性：双绞线最普遍的应用是语音信号的模拟传输。使用双绞线通过调制解调器传输模拟

数据信号时，数据传输速率目前单向可达56kb／s，双向达33.6kb／s，24条音频通道总的数据传输速率可达230kb／s。使用双绞线发送数字数据信号，一般总的数据传输速率可达 2Mb／s。

连通性：双绞线可用于点对点连接，也可用于多点连接。

地理范围：双绞线用于远程中继线时，最大距离可达15公里；用于10 Mb/s局域网时，与集线

器的距离最大为100米。

抗干扰性：在低频传输时，其抗干扰能力相当于同轴电缆。在 10--100kHz时，其抗干扰能力低

于同轴电缆。

价格：双绞线的价格低于其他传输介质，并且安装、维护方便。

2.同轴电缆：

物理特性：同轴电缆也由两根导体组成，有粗细之分，它由套置单根内导体的空心圆柱体构成。

内导体是实芯或者是绞的；外导体是整体的或纺织的。内导体用规则间距的绝缘环或硬的电媒体材料来固定，外导体用护套或屏蔽物包着。

传输特性：50欧姆专用于数字传输，一般使用曼彻斯特编码，数据速率可达2Mb／s。CATV电缆

可用于模拟和数字信号。对模拟信号，高达300--400MHz的频率是可能的。对数字信号，已能达到50Mb／s。

连通性：同轴电缆可用于点对点连接，也可用于多点连接。

地理范围：典型基带电缆的最大距离限于数公里，而宽带网络则可以延伸到数十公里的范围。 抗干扰性：同轴电缆的结构使得它的抗干扰能力较强，同轴电缆的抗干扰性取决于应用和实现。

一般，对较高频率来说，它由于双绞线的抗干扰性。

价格：安装质量好的同轴电缆的成本介于双绞线和光纤之间、维护方便。

3.光纤：

物理特性：光学纤维是一种直径细(2--125微米)的柔软、能传导光波的介质，能够传导光波的

媒体。各种玻璃和塑料可用来制造光学纤维。光缆具有圆柱形的形状，由三个同心部分组成：纤芯、包层、护套。

传输特性：光纤利用全内反射来传输经信号编码的光束。分多模和单模方式，多模的带宽为

200MHz--3GHz/km；单模的带宽为 3GHz--50GHz/km。

连通性：光纤最普通的使用是在点到点的链路上。

地理范围：光纤信号衰减极小，它可以在6---8公里的距离内不使用中继器实现高速率数据传

输。

抗干扰性：不受电磁干扰和噪声扰性的影响。

价格：目前光纤系统比双绞线系统和同轴电缆系统贵，但随着技术的进步，它的价格会下降以

与其他媒体竞争。

24.信道带宽与信道容量的区别是什么？增加带宽是否一定能增加信息容量？

答：信道的发送和接收两端传输比特信号的最大速率称为该信道的带宽。用Hz表示。信道容量是指单

位时间内信道上所能传输的最大比特数，用b／s表示。从理论上看，增加信道带宽是可以增加信道容量的，但实际上，信道带宽的无限增加并不能使信道容量无限增加，其原因是在一些实际情况下，信道中存在噪声和干扰，并且收发双方产生响应用高低电平形成的波形也不是理想的方波，这就制约了带宽的增加。

25.奈魁斯特定理适用于光纤吗？还是仅适用于铜线？

解：奈魁斯特定理是一个数学性质，不涉及技术处理。该定理说，如果你有一个函数，它的傅里叶频

谱不包含高于f的正弦或余弦，那么以2f的频率采样该函数，那么你就可以获取该函数所包含的全部信息。因此奈魁斯特定理适用于所有介质。

26.假定PSTN的带宽是3000HZ，典型的信噪功率比是20dB，试确定可以取得的理论上最大的信息（数据）速率。 解：

现在，

因此，C = 3000×log2(1+100) = 19 936 bps

即可以取得的理论上最大的信息（数据）速率是19 936 bps。

27.假设每张存储了1.44 兆字节的软盘重30克，一架飞机载着104 千克这种软盘以1000 千米/小时的速度飞过5000 千米的距离。这种系统的数据传输率是多少比特每秒？ 解：总信息量＝(1.44MB×8bits)×(107÷30)张软盘≈3840000Mb

飞行时间＝5000km÷(1000km/hr)×3600s＝18000s 数据率＝3840000Mb÷18000s≈213Mb/s

28.数据链路（即逻辑链路）与链路（物理链路）有何区别？“电路接通了”与“数据链路接通了”的区别何在？ 答：（1）数据链路与链路的区别在于数据链路除链路外，还必须有一些必要的规程来控制数据的传输。

因此，数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。

结点交换机链路控制数据传输结点交换机链路控制调制解调器链路数据链路调制解调器

图1 数据链路与链路的区别

（2）“电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机，物理连接已经能够传送比特流了。但是，

数据传输并不可靠。在物理连接基础上，再建立数据链路连接，才是“数据链路接通了”。此后，由于数据链路连接具有检测、确认和重传等功能，才使不太可靠的物理链路变成可靠的数据链路，进行可靠的数据传输。当数据链路断开连接时，物理电路连接不一定跟着断开连接。

29.数据链路协议几乎总是把CRC放在尾部，而不是放在头部，为什么？

答：CRC是在发送期间进行计算的。一旦把最后一位数据送上外出线路，就立即把CRC编码附加在输出

流的后面发出。如果把CRC放在帧的头部，那么就要在发送之前把整个帧先检查一遍来计算CRC。这样每个字节都要处理两遍，第一遍是为了计算校验码，第二遍是为了发送。把CRC放在尾部就可以把处理时间减半。

30.试简述HDLC帧各个字段的意义。HDLC用什么方法保证数据的透明传输？ 答：（1）HDLC帧的格式，如题图3-16所示，图中信息字段啊（长度可变）为数据链路层的数据，它就

是从网络层传下来的分组。在信息字段的两端是24bit的帧头和帧尾。

帧头比特8标志F01111110

帧尾8控制C可变长信息Info16帧校验序列FCS8标志F01111110

8地址A透明传输区间 题图3－06 HDLC帧结构

HDLC帧两端的标志字段用来界定一个帧的边界，地址字段是用来填写从站或应答站的地址信息，帧校验序列FCS用来对地址、控制和信息字段组成的比特流进行校验，控制字段最复杂，用来实现许多主要功能。

（2）采用零比特填充法来实现链路层的透明传输，即在两个标志字段之间不出现6个连续1。具体

做法是在发送端，当一串比特流尚未加上标志字段时，先用硬件扫描整个帧，只要发现5个连续的1，则在其后插入1个0，而在接收端先找到F字段以确定帧的边界，接着再对其中的比特流进行扫描，每当发现5个连续的1，就将这5个连续1后的1个0删除，以还原成原来的比特流。

31.假定我们要发送信息11001001，并且使用CRC多项式x3+1来检错，使用多项式长除来确定应该发送的信息块。假定信息块最左边的比特由于在传输链路上的噪音而变化，接收方CRC计算的结果是什么？